Physico-chemical properties of catalysts: Thermal analysis,infrared spectroscopy,X-ray diffraction and magnetic susceptibility of the vanadates of zinc,manganese and silver

Thermal characteristics of the vanadates of zinc, manganese and silver have been studied by DTA and TG techniques and the different transition products thus obtained have been characterised by IR, X-ray diffraction and magnetic susceptibility data. Chemical analyses indicate the following compositions of these vanadates: (1) Zn₂V₂O₇.5H₂O, (2) Zn₃(VO₄)₂.3H₂O, (3) Mn(VO₃)₂.2H₂O and (4) Ag₃VO₄. The DTA curves indicate that zinc pyrovanadate undergoes endothermic changes at 110–195, 265, 365, 440, 660° and one exothermic change at 485°. This system is diamagnetic which becomes completely paramagnetic after 660°. Zinc orthovanadate exhibits a number of endothermic peaks at 300, 470, 700, 815 and 930° respectively. This system is feebly paramagnetic and retains this property up to 930°. Manganese metavanadate undergoes endothermic changes at 240, 280–590, 830 and 880° respectively. This vanadate is paramagnetic and paramagnetism increases appreciably at 590° and remains constant up 830°. Silver orthovanadate exhibits three endothermic changes at 180, 455 and 640°, respectively.

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Zusammenfassung Die thermischen Charakteristika der Vanadate von Zink, Mangan und Silber wurden durch DTA- und TG-Methoden untersucht und die auf diese Weise erhaltenen verschiedenen Übergangsprodukte durch Daten aus IR-, Röntgen- und magnetischer Susceptibilität charakterisiert. Die chemische Analyse deutet auf folgende Zusammensetzung dieser Vanadate: 1) Zn₂V₂O₇.5H₂O, 2) Zn₃(VO₄)₂.3H₂O, 3) Mn(VO₃)₂.2H₂O und 4) Ag₃VO₄. Die DTA-Kurven zeigen endotherme Veränderungen des Zink-pyrovanadats bei 110–195, 265, 365, 440 und 660° und eine exotherme Veränderung bei 485°. Dieses System ist diamagnetisch und wird nach 660° vollständig paramagnetisch. Zink-orthovanadat zeigt eine Anzahl exothermer Peaks bei 300, 470, 700, 815, bzw. 930°. Dieses System ist schwach paramagnetisch und behält diese Eigenschaft bis zu 930°. Im Manganmetavanadat vollziehen sich endotherme Veränderungen bei 240, 280–590, 830 und 880°. Dieses Vanadat is paramagnetisch, der Pararnagnetismus steigt zusehends bei 590° und bleibt bis zu 830° konstant. Silberorthovanadat zeigt drei endotherme Veränderungen bei 180, 455 bzw. 640°.

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Résumé On a étudié par ATD et TG les caractéristiques thermiques des vanadates de zinc, de manganèse et d'argent. La caractérisation des divers produits de transition ainsi obtenus a été effectuée à partir des données fournies par IR, rayons X et susceptibilité magnétique. Les analyses chimiques indiquent les compositions suivantes de ces vanadates: (1) Zn₂V₂O₇.5H₂O, (2) Zn₃(VO₄)₂.3H₂O, (3) Mn(VO₃)₂.2H₂O et (4) Ag₃VO₄. Les courbes ATD du pyrovanadate de zinc montrent des effets endothermiques à 110–195, 265, 365, 440 et 660° ainsi qu'un phénomène exothermique à 485°. Ce corps est diamagnétique; il devient complètement paramagnétique au-dessus de 660°. L'orthovanadate de zinc donne des pics endothermiques à 300, 470, 700, 815 et 930°. Il est faiblement paramagnétique jusqu'à 930°. Le métavanadate de manganèse est le siège de phénomènes endothermiques à 240, 280–590, 830 et 880°. Il est paramagnétique et son paramagnétisme augmente de manière appréciable à 590° pour rester constant jusqu'à 830°. L'orthovanadate d'argent montre trois effets endothermiques à 180, 455 et 640°.

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, . - , . : Zn₂V₂O₇·5H₂O, Zn₃(VO₄)₂ · 3H₂O, Mn(VO₃)₂· 2H₂O Ag₃VO₄. , 110–195°, 265, 365,440 660° 485°. , 660° . 300, 470, 700, 815 930°. 930°. 240, 280–590, 830 880°. , 590° 830°. 180, 455 640°.

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The authors are grateful to the Physical Research Wing and Catalyst Research and Development Section, F. C. I., Sindri and also the Analytical Physics Division and Catalyst Section, I.I.P., Dehradun (India) for their help in getting TG and X-ray patterns of the catalysts studied.     

Kinetics of EDTA-catalyzed oxidation of Indigo Carmine by vanadium(V)

The reaction is first order both in vanadium(V) and substrate and is markedly inhibited by H⁺ ions. Kinetic evidence for the formation of a 11 complex of vanadium(V) and EDTA is obtained. The stability constant of this complex and its thermodynamic parameters were evaluated. A suitable mechanism is proposed.

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(V), H⁺. 11 (V) . . .

     

Kinetic model for reaction of aspartic acid with magnesium carbonate in solution

A kinetic model has been developed for describing the non-catalytic liquid-solid reaction between aspartic acid and magnesium carbonate in solution, with parallel dissolution of aspartic acid particles. The effects of size distribution of both the aspartic acid and magnesium carbonate particles have been accounted for by using a population balance model. The parameters of the model have been estimated by fitting them to experimental data taken from literature.

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- , . , . , .

     

TPD studies of hydrogen adsorption on group VIII metals

Hydrogen desorption proceeds in several temperature regions and differs by its order of magnitude and activation energy. Differential curves of adsorbed hydrogen distribution with respect to the desorption activation energy, dN/dE (E), show a considerable inhomogeneity of adsorbed atomic species and the energetic homogeneity of molecular species.

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. dN/dE (E) .

     

Peculiarities of propylene metathesis over catalysts prepared by anchoring of Mo(V) oxalate to γ-Al2O3

Propylene metathesis over catalysts prepared by coordination of Mo(V) oxalate to -Al₂O₃ has been studied.

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, (V) -Al₂O₃.

     

Heterogeneous-homogeneous decomposition of HNO3

In contrast to ZSM zeolites impregnated with V⁵⁺ salts, catalysts prepared by adding V³⁺ salts during zeolite synthesis exhibited (even when transformed into cristobalite by oxidative activation) higher selectivity to furane in the oxidation of butadiene. Non-oxidative activation preserved the zeolitic structure and increased both the total activity and the selectivity to furane.

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ZSM, V⁵⁺, V³⁺ ( ) . , , .

     

Thermal curve interpretation by spectral resolution into the basic set of rectangular pulse curves

A new numerical method for the determination of thermokinetics is proposed. This is based on the spectral resolution of a thermal curve into the basic set of unit rectangular pulse curves orthogonalized by Löwdin's transformation. A numerical example shows that the present method can be successfully applied to experimental curves.

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Zusammenfassung Eine neue numerische Methode zur Bestimmung von Thermokinetika wird vorgeschlagen. Sie beruht auf der spektralen Auflösung einer thermischen Kurve in die Grundfolge von Einheiten rechteckiger Pulskurven, welche durch eine Löwdins Transformation orthogonalisiert worden sind. Ein numerisches Beispiel zeigt, dass diese Methode bei experimentellen Kurven mit Erfolg eingesetzt werden kann.

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ë- . , .

     

A mechanistic explanation for the SO2 oxidation rate data of a Cs/V catalyst at high pressures and conversions

A preliminary attempt to modify a molybdena-silica for ethylene homologation was performed by adding copper. Ethylene homologation (3C₂H₄2C₃H₆) was enhanced 2.5 times on copper doped catalyst. Contrary to this, ethylene metathesis (C₂H₄–¹²C₂+C₂H₄–¹³C₂2C₂H₄–¹³C₁) was suppressed in the presence of copper. The selectivity of the homologation to metathesis was increased 7.5 times.

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- , (3C₂H₄2C₃H₆), . 2,5 , (C₂H₄–¹²C₂+C₂H₄–¹³C₂2C₂H₄–¹³C₁) . 7,5 .

     

Spectral dependence of oxygen and carbon monoxide photoadsorption on rutile

Oxygen photoadsorption in the range of impurity absorption of rutile is governed by the surface hydration. The activity maximum is in the region of intrinsic absorption, where carbon monoxide is photoadsorbed.

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, . CO .

     

Kinetics of dehydration and thermal decomposition of Sr(NO3)2.4H2O and its deuterated analogue with a view to obtaining SrO

The kinetics and mechanism of thermal dehydration of Sr(NO₃)₂.4H₂O and its deuterated analogue were studied by means of DTA, TG and DSC. The temperatures, enthalpies and weight losses of phase transitions were measured. The dehydration occurs in a stepwise manner, and the composition of the intermediate depends on the rate of thermal decomposition. The kinetic parameters (E ^* andZ) for the two steps of dehydration at a heating rate of 5 deg min^–1 were calculated. A correlation was found between the dispersity of the end-product of the thermal decomposition (SrO) and the conditions of its preparation.

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Zusammenfassung Kinetik und Mechanismus der thermischen Entwässerung von Sr(NO₃)₂.4H₂O und der deuterierten Verbindung Sr(NO₃)₂.4D₂O wurden mittels TG-DTA und DSC untersucht. Temperaturen, Enthalpien und Gewichtsverluste der Phasenumwandlungen wurden gemessen. Der Prozess verläuft stufenweise, die Zusammensetzung des Zwischenprodukts hängt von der Zersetzungsgeschwindigkeit ab. Die kinetischen ParameterE ^* undZ der beiden Entwässerungsstufen bei einer Aufheizgeschwindigkeit von 5 Grad min^–1 wurden berechnet. Zwischen der Dispersität des Endproduktes SrO und seinen Bildungsbedingungen wurde eine Korrelation gefunden.

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, . . , . , 5 /, E Z. .

     

Effect of surfactants on the cleavage of the N?O bond in O-(2,4-dinitrophenyl)-cyclohexanone oxime

Kinetics of cleavage of N–O bond in O-(2,4-dinitrophenyl)-cyclohexanone oxime with hydroxide ions both in the presence and absence of surfactants has been studied. The reaction is accelerated by cationic micelles, slightly by non-ionic micelles and there is no effect of anionic micelles. A plot of the rate constant vs. [surfactant] shows a maximum corresponding to the CMC of surfactant.

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NO O-(2,4-) - , - (). , , - . , .

     

Kinetische Analyse von komplexen Desorptionsreaktionen

Zusammenfassung Es wird eine Methode zur Bestimmung realer kinetischer Parameter komplexer Desorptionsreaktionen vorgeschlagen, die die Aufstellung eines kinetischen Modells und die damit verbundenen Schwierigkeiten vermeidet. Es wird gezeigt, daß komplexe Reaktionen durch eine Aktivierungsenergie und einen Frequenzfaktor eindeutig charakterisiert werden, wenn man bei konstantem Bedeckungsgrad und stationärem Systemzustand und durch die Beziehung definiert. Beide Parameter ändern sich während der Desorption, sind aber Zustandsfunktionen. kann als mittlere Aktivierungsenergie der momentan desorbierenden Moleküle interpretiert werden. Mit einem Analogrechner durchgeführte Modellrechnungen zeigten, daß und die kinetischen Parameter von Teilreaktionen mit guter Auflösung wiedergeben.

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A method is proposed to determine real kinetic parameters of complex desorption reactions, which avoids the establishment of a kinetic model with its difficulties. It is shown that a complex desorption reaction can be characterized unambiguously by an activation energy which is defined for a constant surface coverage and a stationary state of the whole system, and by a frequency factor . Both parameters change during desorption, but they are state functions. can be interpreted as the mean activation energy of the molecules desorbed at a given moment. A model computation shows that and reproduce the kinetic parameters of the partial reactions with high resolution.

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Résumé On propose une méthode pour déterminer les paramètres cinétiques vrais des réactions de désorption complexes. Cette méthode évite d'établir un modèle cinétique et les difficultés qui en découlent. On montre qu'une réaction complexe de désorption peut Être caractérisée sans ambiguité par une énergie d'activation qui est définie pour couvrir une surface constante et un état stationnaire pour tout le système, ainsi que par un facteur de fréquence . Ces deux paramètres varient pendant la désorption mais sont cependant des fonctions d'état. peut Être interprétée comme l'énergie d'activation moyenne des molécules désorbées à un moment donné. Un calcul est présenté comme modèle; il montre que et reproduisent les paramètres ciné tiques des réactions partielles avec une résolution élevée.

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, , . , , , . , . , , .

     

The system K2SO4-K2S

A new experimental technique has been developed to determine the phase equilibrium diagram for the system K₂SO₄-K₂S.The technique involves isothermal thermogravimetry of potassium sulphate during reduction to potassium sulphide at elevated temperatures in a stream of dry oxygen-free hydrogen gas. Several abrupt changes in the rate of weight loss occur in each curve and these can be related to phase changes in the phase diagram for the system.On the basis of such results the liquidus and solidus (solid solution) boundaries can be located.Simple thermal analysis is used to confirm the eutectic temperature and various liquidus temperatures.The diagram K₂SO₄-K₂S is a simple eutectic system with the eutectic at 610 and 23 mole % K₂S. The limits of solid solubility of K₂S in K₂SO₄ and K₂SO₄ in K₂S at the eutectic temperature are 11 % and 36 mole% respectively.The odd shape of the liquidus curves on each side of the eutectic suggests the possibility of phase changes in both K₂SO₄ and K₂S solid solutions. No evidence for this was obtained from thermal analysis.

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Zusammenfassung Eine neue experimentelle Technik wurde zur Bestimmung des Phasengleichgewichtsdiagramms des Systems K₂SO₄-K₂S entwickelt.Die Technik umfasst die isotherme Gravimetrie von Kaliumsulfat wÄhrend der Reduktion zu Kaliumsulfid bei erhöhten Temperaturen in strömenden trockenen und Sauerstoff-freien Wasserstoff. Verschiedene plötzliche Änderungen der Geschwindigkeit des Gewichtsverlustes treten bei jeder Kurve auf und können mit den PhasenÄnderungen im Phasendiagramm des Systems in Zusammenhang gebracht werden.Durch diese Ergebnisse können die GrenzflÄchen der flüssigen und der Festphasenlösung festgestellt werden.Die einfache Thermoanalyse wird zur BestÄtigung der eutektischen Temperatur und verschiedener Liquidus-Temperaturen herangezogen.Das Diagramm K₂SO₄-K₂S ist ein einfaches eutektisches System mit dem Eutektikum bei 610 und 23 Mol % K₂S. Die Grenzwerte einer festen Lösung von K₂S in K₂SO₄ und K₂SO₄ in K₂S betragen bei der eutektischen Temperatur 11% bzw. 36 Mol %.Die aussergewöhnliche Form der Liquidus-Kurven zu beiden Seiten des Eutektikums lÄsst auf die Möglichkeit von PhasenÄnderungen in den Festlösungen von sowohl K₂SO₄ wie auch von K₂S schliessen Hierzu ergab jedoch die Thermoanalyse keine BestÄtigung.

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Résumé Une nouvelle technique expérimentale a été développée afin de déterminer le diagramme d'équilibre des phases dans le système K₂SO₄-K₂S.La technique fait appel à la thermogravimétrie isotherme du sulfate de potassium lors de sa réduction en sulfure de potassium à températures élevées dans un courant de gaz hydrogène sec exempt d'oxygène. Plusieurs changements abrupts de vitesse de perte de poids ont lieu sur chaque courbe et ces changements peuvent Être rapportés aux changements de phases dans le diagramme de phases du système.A partir de tels résultats on peut déterminer les limites du liquidus et du solidus (solution solide).L'analyse thermique simple a été utilisée pour confirmer la température eutectique etdiverses températures du liquidus.Le diagramme K₂SO₄-K₂S forme un système eutectique simple à 610 et 23 p.c. molaires de K₂S. Les limites de la solubilité en phase solide de K₂S dans K₂SO₄ et de K₂SO₄ dans K₂S sont, à la température eutectique, respectivement de 11 et 36 mol %.La forme particulière des courbes du liquidus de chaque cÔté de l'eutectique fait penser à la possibilité de changements de phases dans les solutions solides tant de K₂SO₄ que de K₂S, mais l'analyse thermique n'en a pas donné de preuve.

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K₂SO₄-K₂S . , . , . ( ). . K₂SO₄-K₂S 610 23% K₂S. K₂S K₂SO₄ K₂SO₄ K₂S , , 11 36 . K₂SO₄ K₂S . , .

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The authors would like to thank the National Research Council of Canada for their financial support.     

Catalytic properties of vanadium bronzes, I. Decomposition of isopropanol

Decomposition of isopropanol on V₂O₅ and the bonzes Li_0.02V₂O₅, Na_0.02V₂O₅, Na_0.06V₂O₅, Li_0.33V₂O₅, and Na_0.33V₂O₅ has been studied in the temperature range 168–300°C. The main reaction was found to be dehydration to propene with negligible dehydrogenation to acetone on the first four catalysts. Dehydration on these catalysts increased with the alkali metal content, but the energy of activation remained unchanged. On the last two catalysts, dehydration and dehydrogenation proceeded at comparable rates. A tentative mechanism for the dehydration of isopropanol is proposed, based on the effect of the product on the initial rate, the electric conductivity of the catalysts and their ESR spectra.

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V₂O₅ : Li_0,02V₂O₅, Na_0,02V₂O₅, Na_0,06V₂O₅, Li_0,33V₂O₅ Na_0,33V₂O₅ 186–300°C. . , . . , , .

     

Influence of thermal and hydrothermal activation on the adsorptive, acidic and catalytic properties of high-silica zeolites

Influence of HS-zeolite calcination up to 1023 K in air and steam on its adsorptive, acidic and catalytic properties in n-hexane cracking has been studied.

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- 1023 , -.

     

Calculation of adsorption heats of nitric oxide on ruthenium by the bond interaction method

Chemisorption heats of nitric oxide on Ru(0001) and Ru(1010) planes have been calculated by the bond interaction method. It is shown that the calculated values correlate well with TPD data.

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(000I) (I0I0) . , .

     

Heating rate and the dehydration of α·NiSO4·6H2O single crystals

Dehydrations of ·NiSO₄·6H₂O single crystals cleaved parallel to (001) have been performed both at constant and linearly increasing temperature. The thermal curves recorded are found to change remarkably in shape by changing the rate of temperature increase (scan speed). A number of unforeseen events, like fluid formation and bubble swelling, taking place in the crystal under investigation were visually observed and photographically recorded by coupling a Wild microscope to a Perkin-Elmer DSC-1b apparatus. An interpretative hypothesis is proposed based on the initial formation of a dehydrated layer on the crystal surfaces. The properties (perfection, continuity and permeability to the gaseous product) of such a layer are one of the parameters governing the evolution of the system. Other parameters are the rate of product crystallization, the rate of inner gaseous product generation and their variations with temperature.

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Zusammenfassung Parallel zu (001) gespaltene -NiSO₄·6H₂O-Einkristalle wurden bei konstanter und linear ansteigender Temperatur dehydratisiert. Die registrierten thermischen Kurven veränderten ihre Gestalt mit der Aufheizgeschwindigkeit beträchtlich. Eine Anzahl von unvorgesehenen Vorgängen, wie Flüssigkeitsbildung und Blasenbildung im Kristall, wurden visuell beobachtet und photographisch durch Verbindung eines Wild-Mikroskops mit einer DSC-1b-Apparatur von Perkin-Elmer aufgezeichnet. Eine auf der Bildung einer dehydratisierten Schicht auf der Kristalloberfläche basierende Hypothese wird zur Interpretation vorgeschlagen. Die Eigenschaften (Vollkommenheit, Kontinuität und Permeabilität für gasförmige Produkte) einer solcher Schicht sind einer der die Dehydratisierung des Systems bestimmenden Parameter. Andere Parameter sind die Kristallisationsgeschwindigkeit des Produktes, die Geschwindigkeit der intrakristallinen Bildung des gasförmigen Produkts sowie deren Änderung mit der Temperatur.

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NiSO₄.6H₂O, (001). . , , , - . . , , , , . , .

     

Investigation of n-hexane dehydrocyclization over supported Pt catalyst modified by adsorbed Pd

A -Al₂O₃ supported Pd–Pt bimetallic catalyst prepared by electrochemical metal adsorption has been tested in n-hexane dehydrocyclization. The Pd–Pt/Al₂O₃ catalyst, after calcination in oxygen followed by hydrogen treatment, showed higher activities and better selectivities for benzene and iso-hexane formation. The Pd–Pt/Al₂O₃ catalyst appeared to be less sensitive to the changes in the temperature of hydrogen treatment than the base Pt/Al₂O₃ catalyst.

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Re–Pt, -Al₂O₃, . -. , Re–Pt/Al₂O₃, , , , . , Pt/Al₂O₃.

     

Triterpene glycosides of the holothurian Eupentacta pseudoquinquisemita

The holothurianEupentacta pseudoquinquisemita Deichmann collected in Kraternaya Bay, Ushishir Islands has yielded two triterpene pentaosides — the previously known cucumarioside C₂, and cucumarioside H, which is a new glycoside. With the aid of¹³C NMR spectroscopy and solvolytic desulfation its structure has been determined as 6-acetoxy-3-([3-O-methyl--D-xylopyranosyl-(1 3)--D-glucopyranosyl-(1 4)] [-D-xylopyranosyl-(1 4)] [-D-xylopyranosyl-(1 2)]--D-quinovopy-ranosyl-(1 2)-(4-O-sulfato--D-xylopyranosyloxy)holosta-7,22,24(trans)-triene. Cucumarioside H was also identified inEupentacta (=Cucumaria)fraudatrix from Posyet Bay, Sea of Japan.Pacific Ocean Institute of Bioorganic Chemistry, Far Eastern Branch, USSR Academy of Sciences, Vladivostok. Translated from Khimiya Prirodnykh Soedinenii, No. 2, pp. 221–225, March–April, 1988.